微小管構造多型による細胞内物質輸送ナビゲーション機構の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25293046
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 岡田 康志 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, チームリーダー (50272430)
• 研究分担者: 池田 一穂 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (20642565) ; 伊藤 陽子 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 特別研究員 (60584571) ; 島 知弘 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 基礎科学特別研究員 (60631786) ; 高井 啓 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 特別研究員 (60637205)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 微小管 / キネシン / 細胞極性

研究実績の概要

細胞内物質輸送を担う主要な分子モーターはキネシンとダイニンである。研究代表者は、神経細胞の軸索でシナプス小胞前駆体を運ぶキネシンKIF1A、神経細胞の樹状突起で多胞体を運ぶキネシンKIFC2を発見し、一つの神経細胞の中で異なるキネシンが異なる部位で異なる荷物を運んでいることを初めて示した。その後、in vitroでの一分子計測とクライオ電顕・X線結晶解析を組み合わせたKIF1Aの運動機構の解明と平行してライブイメージングによるキネシンの細胞・個体レベルでの機能を研究してきた。一方、ダイニンについては、研究分担者の島らによるダイニン遺伝子組換え体の発現およびダイニンモータードメインの結晶構造の解明を契機に分子機構の理解が急速に進んでいる。しかし、これらの分子モーターが細胞の中でどのように制御されているか。特に細胞内物質輸送が正しい目的地へとナビゲートされる機構については、未だほとんど判っていない。
代表者らのこれまでの研究により、細胞内の部位特異的に構造状態の異なる微小管が局在し、分子モーターがその構造状態の違いを読み解くことで細胞内物質輸送がナビゲートされるという機構の存在が予想される。そこで本研究では、これまで、(1) 分子モーターの運動性に対する微小管の構造状態の影響の解析と、その分子機構の解明、(3)非神経細胞における分子モーターのナビゲーション機構の解析の２つの課題において、上記予想を支持する結果を得ることが出来た。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究は、ほぼ予定通りに進展し、最終年度には結果を発表できる段階まで到達できるものと期待される。

今後の研究の推進方策

ほぼ予定通りに進展しており、このまま計画通りに進めていく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Expanded palette of Nano-lanterns for real-time multicolor luminescence imaging. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takai A, Nakano M, Saito K, Haruno R, Watanabe TM, Ohyanagi T, Jin T, Okada Y, Nagai T.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 112 ページ: 4352-4356
  • DOI: doi: 10.1073/pnas.1418468112
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultrafast superresolution fluorescence imaging with spinning disk confocal microscope optics (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Hayashi and Yasushi Okada
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 巻: 26 ページ: 1743-1751
  • DOI: doi:10.1091/mbc.E14-08-1287
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Super-resolution imaging of nuclear bodies by STED microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Okada Y, Nakagawa S
  • 雑誌名: Meth Mol Biol 巻: 1262 ページ: 21-35
  • DOI: doi: 10.1007/978-1-4939-2253-6_2.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative analysis of APP axonal transport in neurons- Role of JIP1 in enhanced APP anterograde transport. (2014)
  • 著者名/発表者名: Chiba K, Araseki M, Nozawa K, Furukori K, Araki Y, Matsushima T, Nakaya T, Hata S, Saito Y, Uchida S, Okada Y, Nairn AC, Davis RJ, Yamamoto T, Kinjo M, Taru H, Suzuki T.
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 巻: 25 ページ: 3569-3580
  • DOI: doi: 10.1091/mbc.E14-06-1111
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulation of microtubule-based transport by MAP4. (2014)
  • 著者名/発表者名: Semenova I, Ikeda K, Resaul K, Kraikivski P, Aguiar M, Gygi S, Zaliapin I, Cowan A, Rodionov V.
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 巻: 25 ページ: 3119-32
  • DOI: doi: 10.1091/mbc.E14-01-0022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A spontaneously blinking fluorophore based on intramolecular spirocyclization for live-cell super-resolution imaging. (2014)
  • 著者名/発表者名: Uno SN, Kamiya M, Yoshihara T, Sugawara K, Okabe K, Tarhan MC, Fujita H, Funatsu T, Okada Y, Tobita S, Urano Y.
  • 雑誌名: Nature Chemistry 巻: 6 ページ: 681-689
  • DOI: doi: 10.1038/nchem.2002.
  • 査読あり / 謝辞記載あり